寒旱区湖泊汞、硒和锌的生物地球化学特征及生态风险评价

摘要

重金属污染具有长期性、隐蔽性、累积性以及食物链放大等特点，因此一直是社会关注的重大环境问题。由于寒旱区生态环境的脆弱性，加上人类不合理利用和干扰，寒旱区各湖泊生态系统结构和功能受到了不同程度的影响，开展寒旱区湖泊重金属生物地球化学研究对于指导湖泊生态系统管理和环境污染防治具有重要的理论和实际意义。
　　乌梁素海和达里诺尔湖是典型的寒旱区湖泊，是内蒙古自治区重要的渔业生产基地及鸟类栖息地。本研究选择汞、硒和锌作为主要研究对象，探究有毒金属汞、营养元素硒和锌在两个湖泊沉积物-生物系统中的污染水平、分布和生物累积，阐明其生物地球化学特征，并结合组织残留法评价了区域水环境中金属元素对水生生物的生态风险。另外研究也对蒙古国乌兰巴托水产市场四种鱼体肌肉中汞、硒和锌的含量进行分析，对通过摄食鱼体的人体健康风险进行了评价。主要获得以下结论:
　　1.乌梁素海和达里诺尔沉积物中硒的平均含量分别为0.310mg/kg和0.184 mg/kg，具有较强的空间分异。两湖泊沉积物中Se的主要赋存形态为硫化物结合态，分别占总量的57.6％和34.83％。乌梁素海和达里诺尔湖表层沉积物中硒对水生生物的风险为中等水平的点位分别占47％和30％;考虑到硒的生物累积性，硒在这两个湖泊中的潜在生态风险应值得关注。
　　2.汞和硒在两湖泊不同食性鱼体组织中分布规律存在差异。两个湖泊3种鱼中Hg的含量顺序为达里诺尔湖瓦氏雅罗鱼＞黑鱼＞鲫鱼，3种鱼中Hg的平均含量均小于(NY5073-2006)《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》和GB2762-2012《食品安全国家标准食品中污染物限量》中的限值。基于全身汞和硒组织残留的毒性参考值，乌梁素海和达里诺尔湖鱼存在低至中等生态风险，并且高营养级物种比其他物种风险稍高。
　　3.通过单因子污染指数法，基于鱼体肌肉中检测的锌含量以及食品中锌限量卫生标准Si(50 mg/kg wwt)评价湖泊鱼体锌的生态风险，乌梁素海鲫鱼、达里诺尔湖部分瓦氏雅罗鱼处于重度污染;乌梁素海黑鱼存在轻至中度污染水平。对比结果显示白洋淀多数鲫鱼肌肉和全部卵、梅梁湾部分鲢鱼处于重度污染;白洋淀黄颡、鲢鱼、鲶鱼和克氏原螯虾、东太湖和梅梁湾所有鱼体均为轻至中度污染水平，需引起重视。
　　4.乌兰巴托水产市场四种鱼体肌肉中Hg、Se和Zn的含量范围分别为0.034-0.681 mg/kg、0.140-0.308 mg/kg和4.396-8.333mg/kg。肉食性的江鳕汞含量最高，超过了中国农产品安全质量—无公害水产品安全要求规定。健康风险评价结果表明，乌兰巴托市民通过食用此四种鱼类摄入的Hg、Se和Zn的THQ和TTHQ均小于1，表现为较低的健康风险。Hg、Se和Zn的EWI也低于PTWI，但Hg的EWI值在PTWI中的占比较高(16％)。但是考虑到汞具有较高生物累积和放大效应，乌兰巴托居民需持续关注汞的摄入量及健康风险。
　　研究结果为内蒙古高原湖泊汞、硒和锌的生物地球化学行为的揭示以及湖泊环境安全评价提供依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 重金属污染

1．2 汞、硒和锌的水环境地球化学特征

1．2．1 汞

1．2．2 硒

1．2．3 锌

1．3 环境风险评价方法

1．3．1 健康风险评价法

1．3．2 生态风险评价

1．4 组织残留方法

1．5 内蒙古湖泊重金属环境地球化学研究进展

1．6 选题依据及意义

1．7 研究内容

第二章 乌梁素海和达里诺尔湖表层沉积物中硒的含量、存在形态及生态风险

2．1 材料与方法

2．1．1 研究区概况与采样点布设

2．1．2 硒的测定

2．1．3 有机碳的测定

2．1．4 生态风险评价

2．2 结果与讨论

2．2．1 沉积物中硒的含量和分布特征

2．2．2 沉积物中硒的化学形态含量和分布特征

2．2．3 不同形态重金属相关性分析

2．2．4 与其他区域沉积物中硒含量的对比

2．2．5 沉积物中硒的生态风险评价

2．3 小结

第三章 乌梁素海和达里诺尔湖鱼体内硒和汞的累积、组织分布和风险评价

3．1 材料和方法

3．1．1 样品采集

3．1．2 样品消解和分析

3．1．3 生态风险评价

3．1．4 毒性参考值

3．2 结果与讨论

3．2．1 生物体中硒和汞的含量

3．2．2 生物体不同组织中汞和硒的分布特征

3．2．3 汞和硒与体长和体重的相关性分析

3．2．4 生态风险评估

3．2．5 硒与汞的摩尔比

3．3 小结

第四章 乌梁素海和达里诺尔湖锌的组织残留及污染程度：与太湖和白洋淀对比

4．1 材料与方法

4．1．1 样品采集

4．1．2 样品处理和分析

4．1．3 生物质量评价法

4．2 结果与讨论

4．2．1 鱼体中锌的含量

4．2．2 鱼体中锌的组织分布特征

4．2．3 污染水平

4．3 小结

第五章 蒙古国乌兰巴托市水产市场4种鱼体中汞、硒和锌的含量及健康风险

5．1 材料与方法

5．1．1 样品采集和处理

5．1．2 锌、硒和汞的测定

5．1．3 质量控制

5．1．4 健康风险评价

5．2 结果与讨论

5．2．1 鱼肌肉组织中汞、硒和锌的含量

5．2．2 与其他区域或研究中鱼体肌肉中汞、硒和锌含量的对比

5．2．3 健康风险评价

5．3 小论

第六章 主要结论

参考文献

致谢